Android中的Handler,Looper,Message机制

Android的消息处理有三个核心类：Looper,Handler和Message。其实还有一个Message Queue（消息队列），但是MQ被封装到Looper里面了，我们不会直接与MQ打交道，因此我没将其作为核心类。下面一一介绍：

线程的魔法师 Looper

Looper的字面意思是“循环者”，它被设计用来使一个普通线程变成Looper线程。所谓Looper线程就是循环工作的线程。在程序开发中（尤其是GUI开发中），我们经常会需要一个线程不断循环，一旦有新任务则执行，执行完继续等待下一个任务，这就是Looper线程。使用Looper类创建Looper线程很简单：

public class LooperThread extends Thread {
	@Override
	publicvoid run() {
		// 将当前线程初始化为Looper线程
		Looper.prepare();
		// ...其他处理，如实例化handler
		// 开始循环处理消息队列
		Looper.loop();
	}
} 

通过上面两行核心代码，你的线程就升级为Looper线程了！！！是不是很神奇？让我们放慢镜头，看看这两行代码各自做了什么。

1)Looper.prepare()

通过上图可以看到，现在你的线程中有一个Looper对象，它的内部维护了一个消息队列MQ。注意，一个Thread只能有一个Looper对象，为什么呢？咱们来看源码。

public class Looper {
	// 每个线程中的Looper对象其实是一个ThreadLocal，即线程本地存储(TLS)对象
	private static final ThreadLocal sThreadLocal =new ThreadLocal();
	// Looper内的消息队列
	final MessageQueue mQueue;
	// 当前线程
	Thread mThread;
	// 。。。其他属性 

	// 每个Looper对象中有它的消息队列，和它所属的线程
	private Looper() {
		mQueue =new MessageQueue();
		mRun =true;
		mThread = Thread.currentThread();
	}
	// 我们调用该方法会在调用线程的TLS中创建Looper对象
	public static final void prepare() {
		if (sThreadLocal.get() !=null) {
			// 试图在有Looper的线程中再次创建Looper将抛出异常
			throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
		}
		sThreadLocal.set(new Looper());
	}
	// 其他方法
} 

通过源码，prepare()背后的工作方式一目了然，其核心就是将looper对象定义为ThreadLocal。如果你还不清楚什么是ThreadLocal，请参考《理解ThreadLocal》。

2）Looper.loop()

调用loop方法后，Looper线程就开始真正工作了，它不断从自己的MQ中取出队头的消息(也叫任务)执行。其源码分析如下：

public static final void loop() {
	Looper me = myLooper(); //得到当前线程Looper
	MessageQueue queue = me.mQueue; //得到当前looper的MQ
	// 这两行没看懂= = 不过不影响理解
	Binder.clearCallingIdentity();
	finallong ident = Binder.clearCallingIdentity();
	// 开始循环
	while (true) {
		Message msg = queue.next(); // 取出message
		if (msg !=null) {
			if (msg.target ==null) {
				// message没有target为结束信号，退出循环
				return;
			}
			// 日志。。。
			if (me.mLogging!=null)
				me.mLogging.println( ">>>>> Dispatching to "+ msg.target +"" + msg.callback +": "+ msg.what );
			// 非常重要！将真正的处理工作交给message的target，即后面要讲的handler
			msg.target.dispatchMessage(msg); //这里是执行了dispatchMessage(msg)而不是handlerMessage(msg),具体细节可以查看Handler.dispatchMessage方法
			// 还是日志。。。
			if (me.mLogging!=null) me.mLogging.println( "<<<<< Finished to "+ msg.target +"" + msg.callback);
			// 下面没看懂，同样不影响理解
			finallong newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
			if (ident != newIdent) {
				Log.wtf("Looper", "Thread identity changed from 0x" + Long.toHexString(ident) +" to 0x" + Long.toHexString(newIdent) +" while dispatching to " + msg.target.getClass().getName() +"" + msg.callback +" what="+ msg.what);
			}
			// 回收message资源
			msg.recycle();
		}
	}
} 

除了prepare()和loop()方法，Looper类还提供了一些有用的方法，比如:

Looper.myLooper()得到当前线程looper对象

getThread()得到looper对象所属线程

quit()方法结束looper循环

到此为止，你应该对Looper有了基本的了解，总结几点：

1.每个线程有且最多只能有一个Looper对象，它是一个ThreadLocal

2.Looper内部有一个消息队列，loop()方法调用后线程开始不断从队列中取出消息执行

3.Looper使一个线程变成Looper线程。

那么，我们如何往MQ上添加消息呢？下面有请Handler！（掌声~~~）

异步处理大师 Handler

什么是handler？handler扮演了往MQ上添加消息和处理消息的角色（只处理由自己发出的消息），即通知MQ它要执行一个任务(sendMessage)，并在loop到自己的时候执行该任务(handleMessage)，整个过程是异步的。handler创建时会关联一个looper，默认的构造方法将关联当前线程的looper，不过这也是可以set的。默认的构造方法

public class handler {
	final MessageQueue mQueue; // 关联的MQ
	final Looper mLooper; // 关联的looper
	final Callback mCallback; //回调函数，他的执行是在handlerMessage方法之前执行的，具体可以查看dispatchMessage(msg)方法
	// 其他属性
	public Handler() {
		// 没看懂，直接略过，，，
		if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
			final Class<?extends Handler> klass = getClass();
			if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
					(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) ==0) {
				Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: "+
						klass.getCanonicalName());
			}
		}
		// 默认将关联当前线程的looper
		mLooper = Looper.myLooper();
		// looper不能为空，即该默认的构造方法只能在looper线程中使用
		if (mLooper ==null) {
			throw new RuntimeException(
					"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
		}
		// 重要！！！直接把关联looper的MQ作为自己的MQ，因此它的消息将发送到关联looper的MQ上
		mQueue = mLooper.mQueue;
		mCallback =null;
	}
	// 其他方法
} 

下面我们就可以为之前的LooperThread类加入Handler：

public class LooperThread extends Thread {
	private Handler handler1;
	private Handler handler2;
	@Override
	publicvoid run() {
		// 将当前线程初始化为Looper线程
		Looper.prepare();
		// 实例化两个handler
		handler1 =new Handler();
		handler2 =new Handler();
		// 开始循环处理消息队列
		Looper.loop();
	}
} 

加入handler后的效果如下图：

可以看到，一个线程可以有多个Handler，但是只能有一个Looper！

Handler发送消息

有了handler之后，我们就可以使用 post(Runnable), postAtTime(Runnable, long), postDelayed(Runnable, long), sendEmptyMessage(int), sendMessage(Message), sendMessageAtTime(Message, long)和 sendMessageDelayed(Message, long)这些方法向MQ上发送消息了。光看这些API你可能会觉得handler能发两种消息，一种是Runnable对象，一种是message对象，这是直观的理解，但其实post发出的Runnable对象最后都被封装成message对象了，总之通过handler发出的message有如下特点：

1.message.target为该handler对象，这确保了looper执行到该message时能找到处理它的handler，即loop()方法中的关键代码

msg.target.dispatchMessage(msg);

2.post发出的message，其callback为Runnable对象

Handler处理消息

说完了消息的发送，再来看下handler如何处理消息。消息的处理是通过核心方法dispatchMessage(Message msg)与钩子方法handleMessage(Message msg)完成的

// 处理消息，该方法由looper调用
publicvoid dispatchMessage(Message msg) {
	if (msg.callback !=null) {
		// 如果message设置了callback，即runnable消息，处理callback！
		handleCallback(msg);
	} else {
		// 如果handler本身设置了callback，则执行callback
		if (mCallback !=null) {
			/* 这种方法允许让activity等来实现Handler.Callback接口，避免了自己编写handler重写handleMessage方法。见http://alex-yang-xiansoftware-com.iteye.com/blog/850865 */
			if (mCallback.handleMessage(msg)) {
				return;
			}
		}
		// 如果message没有callback，则调用handler的钩子方法handleMessage
		handleMessage(msg);
	}
} 

// 处理runnable消息
privatefinalvoid handleCallback(Message message) {
	message.callback.run(); //直接调用run方法！
}
// 由子类实现的钩子方法
publicvoid handleMessage(Message msg) {
} 

可以看到，除了handleMessage(Message msg)和Runnable对象的run方法由开发者实现外（实现具体逻辑），handler的内部工作机制对开发者是透明的。这正是handler API设计的精妙之处！

Handler的用处

我在小标题中将handler描述为“异步处理大师”，这归功于Handler拥有下面两个重要的特点：

1.handler可以在任意线程发送消息，这些消息会被添加到关联的MQ上。

2.handler是在它关联的looper线程中处理消息的。

这就解决了android最经典的不能在其他非主线程中更新UI的问题。android的主线程也是一个looper线程(looper 在android中运用很广)，我们在其中创建的handler默认将关联主线程MQ。因此，利用handler的一个solution就是在 activity中创建handler并将其引用传递给worker thread，worker thread执行完任务后使用handler发送消息通知activity更新UI。(过程如图)

下面是自己写的Demo1：

package com.jiangwei.demo;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.os.Message;
import android.view.View;
public class AndroidDemoActivity extends Activity {
public View myView;
@Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        myView = findViewById(R.id.myview);
        new MyThread().start();
    }
//自己定义的子线程,在子线程中更新UI
    public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run(){
    Looper.prepare();//将当前线程变成Looper线程(与当前的线程绑定)
    Handler handler = new Handler(){
    @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
    myView.setBackgroundColor(0xff123456);//更新UI（在这里没有报错，以前我们都知道不能再子线程中更新UI,但是现在这样的操                                 作可以了，原因是将当前线程编程Looper线程了，并且和Handler绑定，如果把Looper.prepare()这句注释了，就报错了）
                }
    };
       Message msg = new Message();
       msg.setTarget(handler);//设置消息的发送目标
       msg.sendToTarget();//发送消息(该方法内部调用了handler.sendMessage(msg))
       Looper.loop();//开始执行消息处理
    }
    }
}

下面这个是Demo2效果和Demo1是一样的:

package com.jiangwei.demo;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.os.Message;
import android.view.View;
public class AndroidDemoActivity extends Activity {
public View myView;
@Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        myView = findViewById(R.id.myview);
        Looper looper = getMainLooper();//获取主线程的Looper线程
        new MyThread(looper).start();
    }
//自己定义的子线程,在子线程中更新UI
    public class MyThread extends Thread{
    private Looper looper;
    public MyThread(Looper looper){
    this.looper = looper;
    }
    @Override
    public void run(){
    //将Handler与主线程的Looper绑定，但是在MyThread中运行的,如果没有传入looper，同样也是报错的,因为Handler没有Looper线程和他绑定，除非把MyThread变成Looper线程
    Handler handler = new Handler(looper){
    @Override
            public void handleMessage(Message msg) {
    myView.setBackgroundColor(0xff123456);//更新UI
                }
    };
       Message msg = new Message();
       msg.setTarget(handler);//设置消息的发送目标
       msg.sendToTarget();//发送消息(该方法内部调用了handler.sendMessage(msg))
    }
    }
}

其实系统中已经为我们写好了这样的一个子线程:那就是HandlerThread,源码如下:

//在Looper.loop()方法前执行
protected void onLooperPrepared() {
    }
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();//将当前线程变成Looper线程
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();//获取当前线程的Looper对象
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }
    //获取当前线程的Looper对象
    public Looper getLooper() {
        if (!isAlive()) {
            return null;
        }
        synchronized (this) {
            while (isAlive() && mLooper == null) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }
        return mLooper;
    }

仔细一看和我们在Demo1中定义的线程一摸一样.

当然，handler能做的远远不仅如此，由于它能post Runnable对象，它还能与Looper配合实现经典的Pipeline Thread(流水线线程)模式。请参考此文《Android Guts: Intro to Loopers and Handlers》

封装任务 Message

在整个消息处理机制中，message又叫task，封装了任务携带的信息和处理该任务的handler。message的用法比较简单，这里不做总结了。但是有这么几点需要注意（待补充）：

1.尽管Message有public的默认构造方法，但是你应该通过Message.obtain()来从消息池中获得空消息对象，以节省资源。

2.如果你的message只需要携带简单的int信息，请优先使用Message.arg1和Message.arg2来传递信息，这比用Bundle更省内存

3.擅用message.what来标识信息，以便用不同方式处理message。